JP2002023015A

JP2002023015A - 光ファイバコネクタの製造方法

Info

Publication number: JP2002023015A
Application number: JP2000207226A
Authority: JP
Inventors: Keiu Tokumura; 啓雨徳村; Takahisa Jitsuno; 孝久實野
Original assignee: NIPPON HIKYUMEN LENS KK
Current assignee: NIPPON HIKYUMEN LENS KK
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】レンズ面の形成の高精度化、製品の高品質
化、コスト低減化を図るだけでなく、レンズ転写面を形
成した転写体を不要としてレンズ面形成をより一層簡略
化し得る光ファイバコネクタの製造方法を提供すること
にある。【解決手段】細径のコア２４を有する光ファイバ２３
の端部から導出したコア２４を筒状コネクタ本体２２に
挿入しそのコネクタ本体２２のコア部位に樹脂材２５を
充填してコア２４を埋設する。そして、コネクタ本体２
２の前端からコア導出端前方に位置する空間部２９に紫
外線硬化樹脂材２６を注射器などの専用治具３０により
注入して紫外線硬化樹脂材２６の溜まり部３１を形成す
る。その後、コネクタ本体２２の前端に形成された紫外
線硬化樹脂材２６の溜まり部３１の前面に紫外線ＵＶを
照射する。この紫外線ＵＶの照射により紫外線硬化樹脂
材２６を硬化させ、その紫外線硬化樹脂材２６の前面に
レンズ面２７を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバコネクタ
の製造方法に関し、特に、５〜１０ミクロン程度の細径
のコアを持つ光ファイバの端部にレンズ面を形成する光
ファイバコネクタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、Ｓingle-Ｍode型（ＳＭ型）のガ
ラス光ファイバが長距離幹線系に広く利用され、この種
の光ファイバを用いた情報ネットワークの構築が目標と
されている。ところで、前記ＳＭ型光ファイバは、その
コア径が５〜１０ミクロンと非常に細いものであるた
め、光ファイバの敷設に際しては、光ファイバを高精度
に接続又は分岐する手段が必要である。

【０００３】その一つの手段として、光ファイバの接続
又は分岐端部を位置決めするアクティブアライメント方
式やパッシブアライメント方式がある。

【０００４】前者のアクティブアライメント方式は、発
光或いは受光素子を動作させて光ファイバとの光結合を
行い、発光素子の出力光を光ファイバに取り込んでモニ
タしながら、その光ファイバの出力光が最大となるよう
に両者の相対位置を調整する方式である。しかしなが
ら、この方式では、多くの調整時間を必要とするため、
製品のコストダウンを実現することが困難であった。

【０００５】一方、後者のパッシブアライメント方式
は、発光或いは受光素子を高精度の加工により製作する
ことによって、素子を動作させてその光結合によりモニ
タする必要がないようにした方式である。この方式で
は、素子の位置合わせが不要となるが、素子個々の部品
の精度が要求され高精度の加工が必要となって、製品の
コストアップを招く。

【０００６】このようにいずれの方式であっても光ファ
イバを高精度に接続又は分岐しようとすると、製品のコ
ストアップを招来するため、従来では、図６に示すよう
な高精度な光ファイバコネクタ１を使用していた。

【０００７】同図に示す光ファイバコネクタ１は、金属
又は樹脂からなる筒状コネクタ本体２の後端にＳＭ型光
ファイバ３の端部を配置し、その端部から導出したコア
４をコネクタ本体２に挿入してそのコネクタ本体２のコ
ア部位にエポキシ樹脂等の樹脂材５を充填してコア４を
埋設する。前記コネクタ本体２の前端には、樹脂材５に
埋設された光ファイバ３のコア４の前方にある空間部６
を介して、所定形状のレンズ面７を有する微小な非球面
レンズ８が嵌着され、光ファイバ３のコア先端からの出
力光を前記非球面レンズ８により平行光としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６に示す
従来の光ファイバコネクタ１では、光ファイバ３の先端
からの出力光を平行光とするために、コネクタ本体２の
前端に微小な非球面レンズ８を嵌着させた構造としてい
る。この非球面レンズ８には、光ファイバ３のコア径が
５〜１０ミクロンと極小であるため、通常、直径が１ミ
リ程度のものが使用される。

【０００９】このように直径が１ミリ程度の極小径の非
球面レンズ８をコネクタ本体２に嵌め込もうとした場
合、そのコネクタ本体２に挿着された光ファイバ３と非
球面レンズ８との光軸合わせが非常に困難で、光軸ずれ
による品質及び信頼性の低下や製品のコストアップを招
来するという問題があった。

【００１０】この問題点を解消するため、本出願人は、
例えばＳＭ型光ファイバのようなコア径の小さい光ファ
イバに適用できる高精度な光ファイバコネクタおよびそ
の製造方法を先に提案した（特開平９−１５４４８号公
報）。

【００１１】この光ファイバコネクタ１１は、図７に示
すように金属又は樹脂からなる筒状コネクタ本体１２の
後端にＳＭ型光ファイバ１３の端部を配置し、その端部
から導出したコア１４をコネクタ本体１２に挿入してそ
のコネクタ本体１２のコア部位にエポキシ樹脂等の樹脂
材１５を充填してコア１４を埋設し、コネクタ本体１２
の前端でコアの前方部位に充填された紫外線硬化樹脂材
１６でレンズ面１７を一体に形成した構造を有する。

【００１２】また、その製造方法は、図８（ａ）に示す
ように細径のコア１４を有する光ファイバ１３の端部か
ら導出したコア１４をコネクタ本体１２に挿入し、その
コア導出端の前方部位に紫外線硬化樹脂材１６を注入・
充填した後、レンズ転写面１９を形成した転写体２０を
前記紫外線硬化樹脂材１６の前面に押し当てた状態で、
同図（ｂ）に示すように前記転写体２０を透過させた紫
外線ＵＶの照射により紫外線硬化樹脂材１６を硬化さ
せ、前記レンズ転写面１９により紫外線硬化樹脂材１６
の前面にレンズ面１７を転写するようにしている。

【００１３】このようにレンズ面１７を紫外線硬化樹脂
材１６によりコネクタ本体１２と一体的に形成するの
で、前記レンズ面１７の転写及びコネクタ本体１２との
一体化ができてレンズ面１７の形成の簡略化および高精
度化、製品の高品質化およびコスト低減化を図ることが
できる。

【００１４】しかしながら、前述した製造方法では、コ
ネクタ本体１２の端部に注入・充填された紫外線硬化樹
脂材１６の前面にレンズ面１７を形成するため、レンズ
転写面１９を形成した転写体２０のような専用の治具が
必要である。また、その転写体２０を紫外線硬化樹脂材
１６の前面に押し当てる作業も必要であり、そのような
作業工程が繁雑なものになるという点で改善が望まれて
いた。

【００１５】そこで、本発明は前記改善点に鑑みて提案
されたもので、その目的とするところは、レンズ面の形
成の高精度化、製品の高品質化、コスト低減化を図るだ
けでなく、レンズ転写面を形成した転写体を不要として
レンズ面形成をより一層簡略化し得る光ファイバコネク
タの製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の技術的手段として、請求項１に係る発明は、細径のコ
アを有する光ファイバの端部から導出したコアを筒状コ
ネクタ本体に挿入し、そのコア導出端前方に位置する空
間部に紫外線硬化樹脂材を注入して前記紫外線硬化樹脂
材の溜まり部を形成した後、紫外線照射により紫外線硬
化樹脂材を硬化させ、前記紫外線硬化樹脂材の前面にレ
ンズ面を形成することを特徴とする。

【００１７】請求項１の発明では、コネクタ本体内のコ
ア導出端前方に位置する空間部に紫外線硬化樹脂材を注
入して前記紫外線硬化樹脂材の溜まり部を形成した後、
紫外線照射により紫外線硬化樹脂材を硬化させるだけ
で、前記紫外線硬化樹脂材の前面にコネクタ本体と一体
化したレンズ面を簡易に形成することができ、レンズ面
の形成の高精度化、製品の高品質化、コスト低減化が図
れるだけでなく、レンズ転写面が形成された転写体が不
要となってレンズ面形成のより一層の簡略化が図れる。

【００１８】なお、請求項１の発明において、レンズ面
の形成後、紫外線硬化樹脂材のレンズ面の透過波面をモ
ニタリングしながら、そのモニタリング情報に基づいて
前記レンズ面を短波長紫外線ビームの照射により非接触
でエッチングして最適な透過波面となる形状に前記レン
ズ面を補正することが望ましい（請求項２）。

【００１９】このように紫外線硬化樹脂材のレンズ面の
透過波面をモニタリングしながら、そのモニタリング情
報に基づいて前記レンズ面を短波長紫外線ビームの照射
により非接触でエッチングすることにより、最適な透過
波面をリアルタイムで目標として設定することができて
光軸合わせやレンズ面の調整が容易に行なえる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を以下に詳述す
る。

【００２１】この実施形態で製作される光ファイバコネ
クタ２１は、図２に示すような構造を有する。つまり、
金属又は樹脂からなる筒状コネクタ本体２２の後端にＳ
Ｍ型光ファイバ２３の端部を配置し、その端部から導出
したコア２４をコネクタ本体２２に挿入してそのコネク
タ本体２２のコア部位にエポキシ樹脂等の樹脂材２５を
充填してコア２４を埋設する。前記コネクタ本体２２の
前端には、光ファイバ２３のコア先端面と接合するよう
にして充填された紫外線硬化樹脂材２６の前面にレンズ
面２７を形成し、光ファイバ２３のコア先端からの出力
光を図示破線矢印で示すように前記レンズ面２７により
平行光としている。尚、図中、２８は前記コネクタ本体
２２の外周に一体的に形成された位置決め用フランジで
ある。

【００２２】この光ファイバコネクタ２１、特に、前記
紫外線硬化樹脂材２６のレンズ面２７は、以下に説明す
る方法によって形成される。

【００２３】図１（ａ）に示すようにコネクタ本体２２
の後端に光ファイバ２３の端部を配置し、その端部から
導出したコア２４をコネクタ本体２２に挿入してそのコ
ネクタ本体２２のコア部位にエポキシ樹脂等の樹脂材２
５を充填してコア２４を埋設したものを用意する。紫外
線硬化樹脂材２６は、紫外線ＵＶの照射により硬化する
性質を有すると共に、流動性があって狭小な空間へ注入
することができる素材であることを必要とする。

【００２４】そして、同図（ｂ）に示すように前記コネ
クタ本体２２の前端からコア導出端前方に位置する空間
部２９に紫外線硬化樹脂材２６を注射器などの専用治具
３０により注入して紫外線硬化樹脂材２６の溜まり部３
１を形成する。この紫外線硬化樹脂材２６の注入量およ
び表面張力などの諸条件を適宜設定することにより、コ
ネクタ本体２２の前端には、紫外線硬化樹脂材２６の表
面張力により所望の凸面形状を有する溜まり部３１を得
ることができる。例えば前記表面張力の大きい紫外線硬
化樹脂材２６を使用すれば、曲率が小さい凸面形状とな
り、逆に表面張力の小さい紫外線硬化樹脂材２６を使用
すれば、曲率が大きい凸面形状となる。

【００２５】その後、同図（ｃ）に示すようにコネクタ
本体２２の前端に形成された紫外線硬化樹脂材２６の溜
まり部３１の前面に紫外線ＵＶを照射する。この紫外線
ＵＶの照射により紫外線硬化樹脂材２６を硬化させ、そ
の紫外線硬化樹脂材２６の前面にレンズ面２７を形成す
る。

【００２６】尚、前述では、コネクタ本体２２の前端を
上向きにした状態で、紫外線硬化樹脂材２６をコネクタ
本体２２の前端内の空間部２９に注入していたが、コネ
クタ本体２２が微小な寸法形状のものであり、かつ、紫
外線硬化樹脂材２６の表面張力があるため、コネクタ本
体２２の前端を下向きにした状態であっても、紫外線硬
化樹脂材２６の注入が可能である。この場合、コネクタ
本体２２の前端を上向きにした状態の場合より、紫外線
硬化樹脂材２６の溜まり部３１は、その自重により曲率
が大きい凸面形状となる。したがって、曲率が大きい凸
面形状のレンズ面２７を形成する場合には、コネクタ本
体２２の前端を下向きにした状態で紫外線硬化樹脂材２
６を注入する手法が好適である。

【００２７】この紫外線硬化樹脂材２６のレンズ面２７
を形成した後において、そのレンズ面２７の光軸合わせ
やレンズ面２７の調整などによるレンズ面２７の補正が
必要なときは、以下の要領にて行なえばよい。尚、図３
は前記レンズ面２７の補正を実施するための装置例を示
す。

【００２８】まず、図３に示すように前述のようにして
製作された光ファイバコネクタ２１を適宜の手段により
位置決め固定し、その前方にレーザ発振器３２を配置す
ると共に、そのレーザ発振器３２との間にハーフミラー
３３を配置する。一方、前記光ファイバコネクタ２１の
後端から延びる光ファイバ２３を分岐させて前記光ファ
イバコネクタ２１と平行に配置し、その分岐した光ファ
イバ３４の前方に、その光ファイバ先端からの出力光を
平行光とするコリメータレンズ３５を配置し、ハーフミ
ラー３６を介してカメラ３７を配置する。尚、図中、３
８は前記カメラ３７の出力に基づいてレーザ発振器３２
を制御して所望の加工を実行する加工コントローラであ
る。

【００２９】前記レーザ発振器３２は、例えば１１０〜
２２０ｎｍの短波長を有する紫外線レーザを光源とする
もので、その紫外線レーザとしては、具体的に、１９３
ｎｍの短波長のＡｒＦからなるエキシマレーザや１５３
ｎｍの短波長のフッ素レーザが好適であり、その他水素
レーザ等が使用可能である。尚、前記レーザ発振器以外
にも、ＡｒＦ紫外線ランプ等の紫外線ランプを光源とし
て紫外線ビームを照射する構造のものであっても使用可
能である。また、空気中での吸収が大きい真空紫外線光
源を使用する場合には、系全体を容器の中に設置し、Ａ
ｒガス等でガス置換するか真空に排気して使用する。

【００３０】上記構成において、まず、光ファイバ２
３，３４に、その用途に応じた波長を有するレーザ光、
例えば赤色光〔６３３ｎｍ〕又は緑色光〔５４３ｎｍ〕
のＨｅ−Ｎｅレーザ等の光源からのレーザ光Ｌを導入す
る。このようにして光ファイバコネクタ２１の光ファイ
バ２３から紫外線硬化樹脂材２６のレンズ面２７を介し
て出る出力光Ｌａを測定サンプル光とし、また、光ファ
イバ３４からコリメータレンズ３５を介して出る出力光
Ｌｂを参照光としてハーフミラー３３，３６により合わ
せて干渉させ、その二つの光Ｌａ，Ｌｂの干渉をカメラ
３７で撮像する。ここで、前記コリメータレンズ３５に
より光ファイバ３４の出力光（参照光）Ｌｂを平行光と
することにより、光ファイバコネクタ２１からの出力光
（測定サンプル光）Ｌａが平行光であるか否かを判定で
きる。

【００３１】そして、前記カメラ３７からの撮像信号を
加工コントローラ３８で画像処理し、光ファイバコネク
タ２１における紫外線硬化樹脂材２６のレンズ面２７の
透過波面をモニタリングする。尚、このモニタリング
は、加工コントローラ３８に付設されたディスプレイ装
置（図示せず）に画面表示することが可能である。この
ように光ファイバコネクタ２１における紫外線硬化樹脂
材２６のレンズ面２７の透過波面をモニタリングしなが
ら、加工コントローラ３８から出力される制御信号に基
づいて、レーザ発振器３２から照射される短波長紫外線
レーザＬｏにより前記レンズ面２７を非接触でエッチン
グして最適な透過波面となる形状に表面加工することに
よって、レンズ面２７の光軸合わせやレンズ面の調整な
どのレンズ面２７の補正を容易に行なうことができる。

【００３２】また、前記レンズ面２７の波面測定は、図
４に示すようにシャックハルトマン波面計測器３９を利
用することも可能である。このシャックハルトマン波面
計測器３９は、原理的に、多数のマイクロレンズを配置
したレンズアレイと、そのレンズアレイの各マイクロレ
ンズによる測定光のそれぞれの結像位置を記録するカメ
ラ等で構成される。マイクロレンズは、測定光線の形状
にあわせて空間分解能の高いものやダイナミックレンジ
の広いものを選定すればよい。

【００３３】このシャックハルトマン波面計測器３９の
動作原理は以下の通りである。

【００３４】まず、図４に示すようにレーザ光Ｌを導入
する。このようにして光ファイバコネクタ２１の光ファ
イバ２３から紫外線硬化樹脂材２６のレンズ面２７を介
して出る出力光（測定光）Ｌａをハーフミラー３３を介
してシャックハルトマン波面計測器３９に入射させる。
このシャックハルトマン波面計測器３９内のレンズアレ
イでは、それぞれのマイクロレンズの焦点位置が光軸上
で点像を結び、その出力光（測定光）Ｌａの結像位置を
基準としてカメラにより記録する。

【００３５】ここで、シャックハルトマン波面計測器３
９では、必要とするレンズ面の基準データに基づいてマ
イクロレンズによる結像位置が予め設定されているの
で、その基準データによる結像位置と測定光の結像位置
との差から波面を測定する。この結像位置のずれ（ずれ
量とずれ方向）は、波面の傾きに対応しており、加工コ
ントローラ３８により光ファイバコネクタ２１における
紫外線硬化樹脂材２６のレンズ面２７の透過波面をモニ
タリングする。

【００３６】このように光ファイバコネクタ２１におけ
る紫外線硬化樹脂材２６のレンズ面２７の透過波面をモ
ニタリングしながら、加工コントローラ３８から出力さ
れる制御信号に基づいて、レーザ発振器３２から照射さ
れる短波長紫外線レーザＬｏにより前記レンズ面２７を
非接触でエッチングして最適な透過波面となる形状に表
面加工することによって、レンズ面２７の光軸合わせや
レンズ面の調整などのレンズ面２７の補正を容易に行な
うことができる。

【００３７】図５（ａ）は、前述した一方の光ファイバ
コネクタ２１とほぼ同一構造の他方の光ファイバコネク
タ４１との接続状態を示す。他方の光ファイバコネクタ
４１は、同図に示すようにコネクタ本体４２の紫外線硬
化樹脂材４６の前方部を延在させた連結部４０を有す
る。この他方の光ファイバコネクタ４１の連結部４０に
一方の光ファイバコネクタ２１を内挿することにより、
二つの光ファイバ２３，４３が、レンズ面２７，４７間
での平行光を介して同軸的に接続された状態となる。

【００３８】図５（ｂ）は、光ファイバコネクタ２１と
発光又は受光素子５１との接続状態を示す。同図に示す
ように発信器又は受信器５２には、内蔵された発光又は
受光素子５１の取り付け部位に連結部５０が形成されて
いる。その発信器又は受信器５２の連結部５０に光ファ
イバコネクタ２１を内挿することにより、光ファイバ２
３がレンズ面２７での平行光を介して発光又は受光素子
５１と光学的に接続された状態となる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、コネクタ本体内のコア
導出端前方に位置する空間部に紫外線硬化樹脂材を注入
して前記紫外線硬化樹脂材の溜まり部を形成した後、紫
外線照射により紫外線硬化樹脂材を硬化させるだけで、
前記紫外線硬化樹脂材の前面にコネクタ本体と一体化し
たレンズ面を簡易に形成することができ、レンズ面の形
成の高精度化、製品の高品質化、コスト低減化が図れる
だけでなく、レンズ転写面が形成された転写体のような
専用治具が不要となって、レンズ面形成のより一層の簡
略化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光ファイバの製造方法の実施形態
を説明するためのもので、（ａ）は光ファイバのコアを
樹脂材に埋設したコネクタ本体を示す断面図、（ｂ）は
（ａ）のコネクタ本体に紫外線硬化樹脂材を注入する状
態を示す断面図、（ｃ）は（ｂ）の紫外線硬化樹脂材に
紫外線を照射して硬化させた状態を示す断面図である。

【図２】本発明の製造方法により製作された光ファイバ
コネクタを示す断面図である。

【図３】本発明方法により製作された光ファイバコネク
タにおけるレンズ面の補正を実施するための装置例を示
す概略構成図である。

【図４】本発明方法により製作された光ファイバコネク
タにおけるレンズ面の補正を実施するための他の装置例
を示す概略構成図である。

【図５】本発明の光ファイバコネクタの使用例を説明す
るためのもので、（ａ）は光ファイバ同士を接続する場
合を示す断面図、（ｂ）は発信器または受信器に取り付
ける場合を示す断面図である。

【図６】光ファイバコネクタの従来例を示す断面図であ
る。

【図７】本出願人が先に提案した光ファイバコネクタを
示す断面図である。

【図８】本出願人が先に提案した光ファイバコネクタの
製造方法を説明するためのもので、（ａ）はコネクタ本
体に紫外線硬化樹脂材を充填した状態を示す断面図、
（ｂ）は転写体により紫外線硬化樹脂材の前面にレンズ
面を転写する状態を示す断面図である。

【符号の説明】

２１光ファイバコネクタ２２筒状コネクタ本体２３光ファイバ２４コア２６紫外線硬化樹脂材２７レンズ面２９空間部３１溜まり部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｓ 5/022 Ｈ０１Ｌ 31/02 Ｃ (72)発明者實野孝久大阪府吹田市山田丘２−６大阪大学レーザー核融合研究センター内Ｆターム(参考） 2H036 QA18 QA19 QA27 QA28 QA45 QA47 2H037 AA01 BA03 BA12 BA32 CA13 DA03 DA04 DA05 DA06 DA13 DA15 5F041 EE04 EE12 FF14 5F073 AB28 FA06 5F088 BA16 BB01 JA12 JA14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】細径のコアを有する光ファイバの端部か
ら導出したコアを筒状コネクタ本体に挿入し、そのコア
導出端前方に位置する空間部に紫外線硬化樹脂材を注入
して前記紫外線硬化樹脂材の溜まり部を形成した後、紫
外線照射により紫外線硬化樹脂材を硬化させ、前記紫外
線硬化樹脂材の前面にレンズ面を形成することを特徴と
する光ファイバコネクタの製造方法。
【請求項２】前記レンズ面の形成後、紫外線硬化樹脂
材のレンズ面の透過波面をモニタリングしながら、その
モニタリング情報に基づいて前記レンズ面を短波長紫外
線ビームの照射により非接触でエッチングして最適な透
過波面となる形状に前記レンズ面を補正することを特徴
とする請求項２記載の光ファイバコネクタの製造方法。